유신재 교수

반도체 공정 중 발생하는 플라즈마 상태의 미세 변화를 실시간으로, 그리고 비침습적으로 감지해야 할 필요성이 커짐에 따라 고정밀 플라즈마 진단 장치 개발 연구를 수행하고 있습니다. 세계 최고 수준인 2% 이내의 정밀도를 갖춘 평면형 플라즈마 진단 장치를 개발했으며, VI 프로브와 8개의 비침습 안테나로 구성된 TUSI 프로브, 마이크로파 기반 전자밀도 진단 프로브를 통해 이온 에너지 분포(IED)를 비침습 방식으로 실시간 모니터링할 수 있는 시스템을 구축했습니다. 개발된 진단 장치는 반도체 식각 및 증착 공정의 실시간 모니터링에 적용되고 있으며, 국내 플라즈마 공정 장비의 국산화를 위한 핵심 요소 기술로 활용되고 있습니다. 다국적 특허 출원을 완료하여 국내외 지식재산권을 확보했으며, 이를 기반으로 반도체 장비 기업을 대상으로 한 기술이전 논의가 가능한 단계에 있습니다. 관련 연구를 통해 특허 16건을 등록했으며 다국적 특허 출원도 함께 완료한 상태입니다.

3D V-NAND 등 고종횡비(HAR) 구조의 컨택홀을 식각하는 과정에서 부산물이 축적되어 공정 수율이 저하되는 문제를 해결하기 위한 연구를 진행하고 있습니다. 광 신호를 실시간으로 모니터링하여 플라즈마 상태 변화에 따라 공정 조건을 조절하는 적응형 펄스 플라즈마 식각 기술을 개발했으며, 고주파 펄스 소스와 저주파 펄스 바이어스를 결합하여 극고종횡비 구조에서도 안정적인 식각이 가능한 방법을 확립했습니다. 해당 기술은 3D V-NAND와 같은 고종횡비 컨택홀 식각 공정뿐 아니라 PFC 및 HFC 대체가스를 활용한 친환경 식각 공정에도 적용되고 있습니다. 고종횡비 컨택홀 식각을 위한 적응형 펄스 공정 장치에 대해 특허를 등록했으며, 현재 기술이전을 통한 사업화가 추진되고 있는 단계입니다.

PECVD 및 식각 공정에서 발생하는 아킹(Arcing) 현상이 웨이퍼 손상과 공정 불량을 유발하는 문제를 해결하기 위해 아킹 발생 메커니즘 규명 및 예보 시스템 개발 연구를 수행하고 있습니다. 플라즈마 공정 장비의 접지 전압을 실시간으로 모니터링하여 하드 아킹이 발생하기 전 단계인 소프트 아킹 이벤트를 감지하고, 이를 통해 장비 인터락(Interlock)을 제어하는 아킹 예보 및 모니터링 시스템을 개발했습니다. 이 기술은 반도체 식각 및 증착 공정에서의 웨이퍼 손상 방지와 장비 안전성 향상에 직접적으로 적용되고 있습니다. 아킹 예보 모니터링 시스템에 대한 특허를 등록했으며, NPP 등 산업체와의 협력을 통해 반도체 및 디스플레이 장비 기업을 대상으로 산업자문 및 공동 기술개발을 진행하고 있습니다.